星律科技激光雷达助力秦皇岛港口水运安全升级

一、城市概况

1.1 地理与水文

秦皇岛位于河北省东北部沿海，地理坐标北纬39°24′~40°37′、东经118°33′~119°51′，总面积7,802平方千米，常住人口314万人。秦皇岛南临渤海，北依燕山，地势北高南低，依次为低山、丘陵、平原和滨海滩涂。秦皇岛港地处渤海湾西岸，是世界最大的干散货港口之一，也是中国"北煤南运"大通道的核心枢纽港口。港口水域面积约123平方公里，拥有各类生产性泊位92个，其中万吨级以上深水泊位56个，2022年货物吞吐量超2.19亿吨，日均进出港船舶超过60艘次。

1.2 气候与降雨

秦皇岛属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。年平均气温10-12℃，年平均降雨量约600-700毫米，降雨主要集中在7-8月的汛期，占全年降雨量的60%以上。渤海湾冬春季（11月至次年3月）多海雾，月均雾日8-12天，海雾发生时能见度常不足200米。冬季受寒潮大风影响，7级以上大风日数年均28天。夏季偶有台风外围影响，强降水伴随低能见度。复杂的气象条件对港口水域船舶航行安全和靠泊作业构成持续威胁。

二、政策背景

2.1 国家层面政策

• 《交通强国建设纲要》（2019年9月，中共中央、国务院）：明确推进交通基础设施智能化建设，提升港口智能化水平。
• 《"十四五"现代综合交通运输体系发展规划》（2022年1月，国务院）：要求推进智慧港口建设，提升水运安全监管和应急保障能力。
• 《关于加快建设世界一流港口的指导意见》（交通运输部等9部委）：提出加快智慧港口建设，推进港口安全生产智能化监管。

2.2 省级政策

• 《河北省"十四五"综合交通运输体系发展规划》：提出推进智慧港口建设，提升港口安全监管和应急处置能力。
• 河北省港口管理部门积极推进智慧港口建设，加强港口水域安全监测设施投入，提升船舶航行安全预警能力。
• 《河北省城市内涝治理实施方案》：统筹推进沿海港口城市内涝防治和排水安全。

2.3 市级政策

• 秦皇岛市积极推进智慧港口和水运安全升级，加强港口水域交通监测设施建设，提升低能见度条件下船舶安全管控能力。

三、项目背景

秦皇岛港位于河北省东北部渤海湾西岸，是中国"北煤南运"大通道的核心枢纽港口，也是世界最大的干散货港口之一。2022年秦皇岛港完成货物吞吐量2.19亿吨，日均进出港船舶超过60艘次。

秦皇岛港水域具有明显的季节性气象特征：每年11月至次年3月为多雾季节，月均雾日8-12天；冬季受寒潮大风影响，7级以上大风日数年均28天。复杂的气象条件对港口水域船舶航行安全构成持续威胁。根据秦皇岛海事局公布的数据，2018-2022年秦皇岛港水域共发生水上交通事故47起，其中碰撞事故17起（占36.2%），低能见度条件下事故占比高达58%。

为提升港口水域安全监管能力，河北港口集团秦皇岛港股份有限公司在2023年启动了"智慧港口水域感知系统"建设项目，在秦皇岛港东港区主航道和水上交通高密度区引入星律科技固态激光雷达，构建全天候水域目标检测与预警体系。

客户痛点

• 海雾天气下视觉监控完全失效：秦皇岛港冬季和初春海雾频发，传统CCTV视频监控在浓雾中可视距离不足50米。航道全长约15公里，雾天时港口调度中心基本丧失对航道船舶动态的实时感知能力，船舶航行完全依靠AIS（船舶自动识别系统）和雷达，但AIS依赖船舶主动开启、小型渔船往往不配备AIS设备，管理"盲船"现象突出。

• 小型目标检测困难：秦皇岛港附近海域是我国北方重要的渔业生产区，大量渔船（长度10-20米）频繁穿越港口航道和锚地区域。这些小型渔船雷达回波弱、AIS配备率不足40%，在传统VTS（船舶交通管理系统）中容易形成漏检。2018-2022年间秦皇岛港水域发生的17起碰撞事故中，涉及渔船的有12起（占70.6%），小型目标检测能力不足是核心症结。

• 夜间和恶劣天气值班压力大：调度中心值班主任需要在多块监控屏幕前24小时值守，但在夜间和恶劣天气下，由于视觉信息严重不足，值班人员仅靠雷达回波图判断船舶态势，工作压力极大、判断准确度有限。部分老旧船舶的雷达反射面积小，在雷达屏幕上的回波不连续，进一步增加了监控难度。

• 船舶靠泊精确定位依赖经验：大型散货船靠泊精度要求高（理想位置偏差不超过0.5米），传统方式依赖引航员目测和VHF（甚高频对讲）人工指挥，受潮汐、风速、能见度等环境影响大。低能见度时靠泊效率大幅下降，单船靠泊时间延长30-45分钟，影响港口整体周转效率。

解决方案

设备选型

星律科技为秦皇岛港水域场景选用大探测距离版本的固态激光雷达：

系统架构

感知层：在秦皇岛港东港区沿岸关键位置（主航道中段观海平台、东港区防波堤灯塔、煤炭码头1-4号泊位前沿）部署固态激光雷达。每台设备以10Hz频率对水面进行三维激光扫描，实时获取水面漂浮物和船舶的空间坐标、尺寸轮廓和运动态势数据。

数据融合层：激光雷达点云数据与AIS数据、VTS雷达数据进行多传感器融合。通过数据融合引擎（基于扩展卡尔曼滤波算法），将激光雷达测得的精确位置/速度信息与AIS提供的船舶身份/航次信息联合校验，形成比单一传感器更完整、更准确的水面交通态势图。

平台应用层：融合后的数据推送至港口调度中心综合态势展示平台，提供以下核心功能：航道上所有水面目标实时位置可视化（2D/3D切换）、非合作目标（未开AIS船舶）自动标识与追踪、船舶靠泊精确引导（实时展示船岸距离至厘米级）、航道入侵自动检测与告警、低能见度辅助导航等。

部署方案

• 覆盖范围：秦皇岛港东港区主航道中段约8公里、煤炭码头1-4号泊位前沿水域
• 安装位置：防波堤灯塔基座、码头系缆柱基础平台、观海平台栏杆，距水面高度4-6米
• 部署数量：12台固态激光雷达（航道4台，泊位8台）
• 防护措施：专用海洋环境防护罩（C5级防盐雾涂层+疏水镀膜玻璃）
• 通信链路：干线通过港口既有光纤网络回传，末梢设备通过4G无线回传

实施效果

系统自2023年10月起正式运行至2024年3月，各项指标表现优异：

试运行6个月期间，系统自动检测并预警航道入侵事件15起（其中小型渔船违规穿越13起、漂浮物入侵2起），全部在事发后2秒内完成检测和告警推送，调度中心及时通过VHF警告涉事船舶避让。期间港口水域未发生任何碰撞或搁浅事故，较上年同期水上交通事故数量下降100%。

客户评价

"港口安全管理最怕就是雾天，整个航道白茫茫一片，大屏幕上的摄像头画面跟蒙了一层纱布似的，调度人员心里没底。星律科技这套激光雷达，说实话一开始我们也有点疑虑——毕竟激光在港口的应用案例不多。但实际效果让所有人心服口服——大雾天气下船照样'看'得清清楚楚，尤其是那些不开AIS的小渔船，以前是'幽灵船'一样的存在，现在在屏幕上一个不落地显示出来。2024年1月那次大雾连续封港32小时后的集中进出港高峰，激光雷达全程保驾护航，110艘次船舶安全进出，效率比以往同类情况提升了40%以上。这套系统已经成为我们调度中心的眼睛，离不开它了。"

—— 河北港口集团秦皇岛港调度指挥中心 · 赵主任

方案总结

• 突破恶劣天气的感知极限：固态激光雷达利用激光主动探测，不受日光、黑夜、浓雾、雨雪等自然条件限制，为港口水域安全管理提供了全天候的"可靠之眼"，彻底改变了"雾天封港、雾散靠人盯"的传统模式。
• 融合感知消灭监管盲区：激光雷达+雷达+AIS多传感器融合，将各自技术优势叠加互补。激光雷达弥补了雷达对小目标和低反射目标的探测短板，也弥补了AIS对非合作目标完全失效的致命缺陷，实现了对水面所有目标的"应检尽检"。
• 厘米级精确定位：船舶靠泊定位精度达到±5cm级，远超人眼判断的0.5-1米级精度，使大吨位船舶的精细化靠泊不再依赖引航员经验，标准化程度大幅提高。
• 主动预警替代被动值守：2秒级自动检测+分类告警，值班人员从"盯着屏幕找异常"变为"接到告警处理异常"，工作模式从被动值守升级为主动响应，减轻了工作压力，提升了处置效率。
• 高度的环境适应性：C5级防盐雾防护和疏水镀膜设计，确保设备在腐蚀性强的海洋环境中长期稳定运行。首批设备运行6个月以来无任何故障或性能衰减，可靠性得到充分验证。

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